征服LED之不得不看的重要概念

　　接合溫度為：熱阻×輸入電力+環(huán)境溫度，因此如果提高接合溫度的最大額定值，即使環(huán)境溫度非常高，LED也能正常工作。例如，在白色LED中，有的LED芯片品種的可容許接合溫度最高達(dá)到+185℃。接合溫度可因LED的點亮方式而大為不同。例如，脈沖驅(qū)動（向LED輸入斷續(xù)電流驅(qū)動，間歇點亮）LED時，接合溫度就不容易上升，而連續(xù)驅(qū)動（向LED輸入穩(wěn)定電流驅(qū)動，連續(xù)點亮）LED，接合溫度就容易上升。

芯片蓄熱的話光強(qiáng)就會降低

　　白色LED配備的LED芯片的發(fā)光層在點燈過程中溫度會上升。一般情況下，如果被稱為接合溫度的發(fā)光層部分的溫度上升，發(fā)光效率就會降低，即使輸入電力也不亮。通過降低LED芯片封裝和封裝底板的熱阻，散發(fā)芯片上產(chǎn)生的熱量，設(shè)法使接合溫度不上升，能夠使發(fā)光更亮

　　如果使用提高了接合溫度最大額定值的LED芯片，在安裝使用時能夠獲得很多優(yōu)點。例如，由于增加了輸入電力，可提高輸出功率。還可以縮小底板的散熱片等。

基片（substrate）

　　LED和半導(dǎo)體激光器等的發(fā)光部分的半導(dǎo)體層，是在基片上生長結(jié)晶而成。采用的基片根據(jù)LED的發(fā)光波長不同而區(qū)分使用。如果是藍(lán)色LED和白色LED等GaN類半導(dǎo)體材料的LED芯片，則使用藍(lán)寶石、SiC和Si等作為基片，如果是紅色LED等采用AlInGaP類材料的LED芯片，則使用GaAs等作為基片。

　　因LED發(fā)光波長而使用不同基片的原因是為了選擇與LED發(fā)光部分——半導(dǎo)體結(jié)晶的晶格常數(shù)盡量接近的晶格常數(shù)的廉價基片材料。這樣做晶格常數(shù)的差距（晶格失配）就會縮小，在半導(dǎo)體層中阻礙發(fā)光的結(jié)晶缺陷的可能性就會減少。而且能降低LED芯片的單價。另外，藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器等電流密度和光輸出密度較大的元件，則采用昂貴的GaN基片。GaN基片還用于部分藍(lán)色LED。

底板剝離方法示例

　　歐司朗的做法是在藍(lán)寶石底板上形成GaN類結(jié)晶層，粘帖金屬反射膜，然后再粘帖作為支持底板的Ge晶圓。之后，利用激光照射溶解掉GaN類結(jié)晶層與藍(lán)寶石底板的界面部分，剝離藍(lán)寶石底板。

　　近年來，為了增加從LED芯片中提取光線，在基片上形成半導(dǎo)體結(jié)晶層后，將基片張貼到其他基片上的技術(shù)已經(jīng)實用化。在粘貼到其他基片上時，與半導(dǎo)體結(jié)晶層之間的界面上設(shè)置了光的反射層。反射層具有反射發(fā)光層朝向基片側(cè)的光線，將其提取到LED表面?zhèn)鹊男Ч３艘延糜诩t色LED外，最近藍(lán)色LED等GaN類半導(dǎo)體LED芯片也擴(kuò)大了采用。采用GaN類半導(dǎo)體材料的LED還有不張貼基片，使之保持剝離狀態(tài)的方法。

　　這些方法在外形尺寸較大的LED芯片上較為有效。大尺寸芯片存在著芯片內(nèi)發(fā)生的光射出芯片外時的光徑變長，導(dǎo)致光在這一過程中發(fā)生衰減的問題。該問題可通過張貼基片解決。

外延生長（epitaxial growth）

　　在基片上生長結(jié)晶軸相互一致的結(jié)晶層的技術(shù)。用于制作沒有雜質(zhì)和缺陷的結(jié)晶層。包括在基片上與氣體發(fā)生反應(yīng)以積累結(jié)晶層的VPE（氣相生長）法、以及與溶液相互接觸以生長結(jié)晶相的LPE（液相生長）法等。

　　藍(lán)色LED、白色LED以及藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器等GaN類發(fā)光元件一般采用VPE法之一的MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法進(jìn)行生產(chǎn)。MOCVD采用有機(jī)金屬氣體等作為原料。藍(lán)色LED在藍(lán)寶石基片和SiC基片上，藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器在GaN基片上使用MOCVD裝置使得GaN類半導(dǎo)體層形成外延生長。

“404專利”的內(nèi)容

　　中村修二提出專利權(quán)歸屬問題而進(jìn)行訴訟的“404專利”，是將原料氣體封入藍(lán)寶石底板表面附近的方式之一。在生長GaN類半導(dǎo)體膜的底板（藍(lán)寶石底板等）表面沿水平方向通入原料氣體，同時為了將原料氣體固定在底板表面，沿垂直方向向底板表面通入非活性氣體。

　　中村修二就其在日亞化學(xué)工業(yè)工作時所發(fā)明專利的“正當(dāng)價格”與日亞化學(xué)工業(yè)展開的訴訟中所涉及的GaN類發(fā)光元件專利（專利第2628404號，以下稱404專利）就是外延生長GaN類半導(dǎo)體層技術(shù)的相關(guān)專利。404專利是與在藍(lán)寶石基片表面附近封入原料氣體的技術(shù)。其特點是，在生長GaN類半導(dǎo)體膜的基片（藍(lán)寶石基片等）表面沿水平方向通入原料氣體，同時為了將原料氣體固定在基片表面，還沿垂直方向向基片表面通入非活性氣體。